DE2403756B2

DE2403756B2 - Schaltung fuer einen elektronisch steuerbaren widerstand

Info

Publication number: DE2403756B2
Application number: DE19742403756
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) 3154 Stederdorf Wermuth
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1974-01-26
Filing date: 1974-01-26
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2403756A1; DE2403756C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für einen elektronisch steuerbaren Widerstand, die die Quelle-Senke-Strecke eines Feldeffekttransistors (FET) enthält wobei die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors sowohl mit einer Steuergleichspahnung als auch so mit dein Abgriff eines parallel zur Quelle-Senke-Strecke des Feldeffekttransistors geschalteten Spannungsteilers verbunden ist daß die halbe, über der Quelle-Senke-Strecke des Feldeffekttransistors stehende Wechselspannung der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors zugeführt ist

Zur Steuerung der Amplitude von Wechselspannungssignalen verwendet man Spannungsteiler mit zwei Widerständen, von denen einer elektronisch steuerbar ist Mittels der Steuerung des steuerbaren Widerstandes ist das Widerstandsverhältnis und damit die Amplitude des am Abgriff des Spannungsteilers meßbaren Wechselspannungssignals beeinflußbar. Spannungsteiler der genannten Art werden z. B. in Schaltungen zur automatischen Dynamikregelung von NF-Signalen eingesetzt insbesondere im Gegenkopplungszweig einer der Verstärkerstuf en.

Von den erforderlicllien steuerbaren Widerständen wffd u.a. verlangt dafil sie eine kleine Zeitkonstante bezüglich ihrer Steuerwirkung, eine lineare Kennlinie für eine geringe Verzerrung des in seiner Amplitude zu beeinflusssenden Wechselspanriungssignals und ein gutes Übertragungsverhalten auch bei tiefen Frequenzen ermöglichen.

Zur teilweisen Erfüllung dieser Forderungen ist es bekannt (DT-OS 2161 9©5) als steuerbaren Widerstand die Quelle-Senke-Strecke eines Feldeffekttransistors (FET) zu verwenden, wobei die Steuerelektrode des FET zusätzlich mit der zii verarbeitenden Wechselspannung angesteuert wird Zu diesem Zweck wird der Steuerelektrode die halbe, zwischen Quelle und Senke stehende Wechselspannung mittels eines Spannungsteilers zugeführt Da die Steuergleichspannung ebenfalls direkt der Steuerelektrode zugeführt wird, muß zwischen einer der Ausgangselektroden des FET und der Steuerelektrode ein Trennkondensator liegen. Dieser Kondensator bedingt jedoch einen Kompromiß bei der Schaltungsbessung, weil er einerseits wegen einer möglichst kleinen Regelzeitkonstante möglichst klein sein soll und andererseits aber wegen der verlangten guten Übertragung auch von tiefen Frequenzen möglichst groß sein soll.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die weh! auch bsi tiefen Frequenzen gut arbeitet als auch nur eine kleine Regelzeitkonstante aufweist sowie ohne großen Aufwand realisiert werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auf die eingangs genannte Schaltung. Die erfindungsgemäße Schattung besteht aus

a.

den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.

Weiterbildungen und vorteilhafte ,stusführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß der bei den bekannten Schaltungen verwendete Kondensator wegfällt oder keine nachteilige Wirkung hat, so daß die tiefen Frequenzen durch diesen Kondensator nicht mehr in unerwünschter Weise beeinflußt werden und daß die Regelzeitkonstante im wesentlichen nur noch durch Schaltkapazitäten bestimmt wird.

Die Erfindung besitzt ferner den wesentlichen Vorteil, daß bei einer Ausführungsform der Erfindung nicht eine der Ausgangselektroden des FET auf das Bezugspotential bezogen werden muß, wie dies bei den bekannten Schaltungen der Fall ist Dadurch ist e*i möglich, den erfindungsgemäßen elektronisch steuerbaren Widerstand zwischen Schaltungspunkten beliebigen Gleichspannungspotentials zu schalten. Eine dem zu verarbeitenden Wechselspannungssignal überlagerte Gleichspannung beeinflußt nicht die Steuerwirkung des FET.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert Es zeigt

Fig. 1 und Fig.2 Prinzipschaltbilder von zwei Ausführungsformen der Erfindung,

F i g. 3 und 4 je ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Differenzverstärkers.

In F i g. 1 ist ein steuerbarer Spannungsteiler für die Steuerung der Amplitude eines an der Klemme 1 anliegenden Niederfrequenz-(NF)-Signals dargestellt Der zwischen der Klemme 1 und Masse liegende Spannungsteiler besteht aus dem Widerstand 2 und einer Widerstandsschaltung mit der Quelle-Senke-Strecke eines FET 5. Am Abgriff 4 und der mit diesem Abgriff verbundenen Ausgangsklemme 3 des Spannungsteilers ist die verringerte Amplitude des NF-Signals angreifbar. Um das in dem genannten Spannungsteiler wirkende Widerstandsverhäitnis verändern zu können, ist die Widerstandsschaltung mit dem FET 5 steuerbar ausgebildet. In an sich bekannter Weise liegt parallel zu der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 ein Spannungsteiler aus den Widerständen 6 und 8. Der Abgriff 7 des Spannungsteilers 6,8 ist mit dem Eingang 9 einer invertierenden Verstärkerstufe 10 verbunden. Der Ausgang 11 der Verstärkerstufe 10 ist seinerseits mit dem Eingang 12 einer weiteren invertierenden Verstärkerstufe 13 verbunden. Die beiden invertierenden Verstärkerstufen 10 und Ϊ3 bilden einen Verstärker, bei dem am Ausgang 14 der Verstärkerstufe 13 ein Signa! erscheint, das dieselbe Phase wie das Signal am Eingang 9 aufweist Der beschriebene Verstärker ist so aufgebaut, daß an seinem Ausgang kein Kondensator angeschlossen ist, der durch die Steuergleichspannung SS umgeladen werden kann. Auf diese Weise kann eine schnelle Änderung der Steuergleichspannung nicht durch die Umladung eines Kondensators verzögert werden. Der Verstärker selbst kann durchaus einen Trennkondensator enthalten. Die Größe dieses Kondensators kann beliebig gewählt werden, d. h. er hat keine Möglichkeit, einer schnellen Änderung der Steuergleichspannung entgegenzuwirken.

Der Ausgang !4 speist über einen Widerstand 15 einen Widerstand 16, der zugleich auch über einen 6$ Widerstand 17 von einer über die Klemme 18 angeschlossenenen Steuergleichspannung Usi gespeist wird. Das Widerstandsverhältnis des Spannungsteilers 6Ä die Verstärkungsfaktoren der Verstärkerstufen 10 und 13 sowie das Widerstandsverhäitnis des am Ausgang 14 der Verstärkerstufe 13 wirksamen Spannungsteilers sind so gewählt, daß bei fehlender Steuergleichspannung Usi an dem Verbindungspunkt der Widerstände 15,16 und 17 der halbe Wert der Ober der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 liegenden Spannung steht Am Widerstand 16 bildet sich also eine Steuerspannung aus, die der Steuerelektrode des FET 5 zugeführt ist und die sich aus der Überlagerung der Steuergleichspannung Ust mit der halben, über der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 stehenden Spannung ergibt Dies wird o! ne die Verwendung des bekannten Kondensators erreicht, so daß die beschriebene Schaltung sowohl tiefe Frequenzen gut verarbeitet als auch eine geringe Regelzeitkonstante aufweist

In F i g. 2 ist eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt Gleiche Bezugszeichen in beiden Figuren bedeuten gleiche Funktionen der betreffenden Bauelemente. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist bei der Schaltung nach Fig.2 die Steuerspannung Ust nicht direkt an die Steuerelektrode des FET 5, sondern an den Eingang 12 der Verstärkerstufe 13 angeschlossen. Es ergibt sich auf diese Weise eine völlige Entkopplung des Abgriffes 7, der Steuergleichspannung Us₁ sowie der Steuerelektrode des FET 5.

In Fig.3 ist eine Schaltung für einen elektronisch steuerbaren Widerstand dargestellt, der nicht direkt an Masse angeschlossen wird. Diese Widerstandsschaltung kann zum Beispiel zwischen den Klemmen 19 und 20 einer N F-Leitung liegen. Sie bildet mit dem Widerstand

21 oder dem Innenwiderstand der nachfolgenden, an die Klemme 20 angeschlossenenen Stufe einen steuerbaren Spannungsteiler oder einen steuerbaren Dämpfungswiderstand.

Der FET 5 ist mit seiner Quelle-Senke-Strecke zwischen die NF-Eingangs- und Ausgangsklemmen 19 und 20 geschaltet Der Abgriff 7 der Spannungsteiler aus den Widerständen 6 und 8 speist einen im Vergleich zu den Widerständen 6 und 8 relativ hochohmigen Spannungsteiler aus den Widerständen 22 und 23. Der Abgriff dieses Spannungsteilers ist mit dem nichtinvertierenden Eingang 25 eines Differenzverstärkers 26 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 26 ist einerseits über einen Schutzwiderstand 27 mit der Steuerelektrode des FET 5 und andererseits zwecks einer Gegenkopplung über einen Widerstand 28 mit dem invertierenden Eingang 24 des Differenzverstärkers verbunden.

Die Verstärkung des Differenzverstärkers 26 wird von dem Verhältnis der Gegenkopplungswiderstände 28 und 29, die statt an Masse an die Klemme 18 mit der Steuergleichspannung Ust angeschlossen sind, bestimmt Dieser Wert wird so gewählt, daß an der Steuerelektrode des FET 5 bei fehlender Steuergleichspannung Ust die halbe über der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 liegende Spannung anliegt Sind z. B. in vorteilhafter Weise die Widerstände 6 und 8 sowie die Widerstände

22 und 23 jeweils einander gleich, so müssen auch die Widerstände 28 und 29 einander gleich sein, sofern die Quelle mit der Steuergleichspannung Ust einen vernachlässigbaren Widerstand aufweist. Die soweit beschriebene Schaltung hat den großen zusätzlichen Vorteil, daß die Steuerung des FET 5 unabhängig von den Gleichspannungsverhältnissen an den Klemmen 19 und 20 erfolgt Die Entkopplung des Abgriffes 7 und der Steuergleichspannung Ust geschieht innerhalb des Differenzverstärkers 26.

in Fig.4 ist eine weitere Anwendung eines Differenzverstärkers 26 im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt In diesem Fall handelt es sich um eine Schaltung, die derjenigen der Fig.2 ähnlich ist. Die Bauelemente der Fig.4 entsprechen den Bauelementen der F i g. 3. Gegenüber der Schaltung nach Fig.3 ist der FET5 bei der Schaltung in F i g. 4 jedoch wieder wie in den F i g. 1 und 2 auf Masse bezogen. Die mittels der Widerstände 22,23 und 24 bestimmbare Verstärkung des Differenzverstär kers 26 wird so gewählt, daß entsprechend den Widerstandsverhältnis des Spannungsteilers 6, 8 an Ausgang des Differenzverstärkers 26 die halbe über dei Quelle-Senke-Strecke des FET 5 stehende Spannung erscheint, wenn die Steuergleichspannung U_St gleict Null ist, d.h. wenn der Widerstand 29 an Mass« angeschlossen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung fur einen elektronisch steuerbaren Widerstand, die-eine Quelle-Senke-Strecke eines S Feldeffekttransistors (FET) emthält, wobei die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors sowohl mit einer Steuergleichspannung als auch so mit dem Abgriff eines parallel zur Quelle-Senke-Strecke des Fedleffekttransistors geschalteten Spannungsteiler verbunden ist, daß die halbe, der Quelle-Senke-Strecke des Feldeffekttransistors bestehende Wechselspannung der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (5) und dem Abgriff (7) des Spannungsteilers (6,8) ein Trennverstärker (10, 13; 26) geschaltet ist, dessen Ausgangssignal gegenüber seinem Eingangssignal nicht invertiert ist und ohne Zwischenschaltung eines Kondensators an die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (5) gelegt ist, und daß die Verstärkung des Trennverstärkers (10, 13; 26) so eingestellt ist, daß an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (5) bei ungesteuertem Betrieb im wesentlichen die halbe, über der Quelle-Senke-Strecke des Feldeffekttransistors (5) stehende Wechselspannung anliegt

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennverstärker aus zwei hintereinandergeschalteten invertierenden Verstärkerstufen (10, 13) gebildet ist und daß die Steuergleichspannung (Us,) an den Eingang (12) einer auf die erste invertierende Verstärkerstufe (10) folgenden Verstärkerstufe (13) angeschlossen ist (F i g. 2).

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Trennverstärkers (10, 13; 26) bezüglich der vom Abgriff (7) des Spannungsteilers (6, 8) zugeführten Wechselspannung so bemessen ist, daß auch bei Ungleichheit der Widerstände des Spannungsteilers (6, 8) der Steuerelektrode des FET (5) die halbe über der Quelle-Senke-Strecke des FET stehende Wechselspannung zugeführt ist

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Trennverstärker ein mit einem invertierenden (24) und einem nicht invertierenden

(25) Eingang versehener Differenzverstärker (26) verwendet wird, daß der Abgriff (7) des Spannungsteilers (6,8) an den nichtinvertierenden Eingang (25) und die Steuergleichspannung (Ust) an den invertie- so renden Eingang (24) des Differenzverstärkers (26) angeschlossen sind und daß die Steuerelektrode des FET (5) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers

(26) verbunden ist

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Widerstände (6, 8) des Spannungsteilers gleich groß sind, aber der Abgriff (7) des Spannungsteilers einen weiteren, im Vergleich zum ersten Spannungsteiler hochohmigen und an die Bezugsspannung angeschlossenen Span- to nungsteiler (22, 23) speist dessen Abgriff mit dem nichtinvertierenden Eingang (25) des Differenzvertai IkCla ^wJ Vd ISUIIUCII 131, W UUCl UaD T Cl liaiUlia UCI Widerstandswerte des weiteren Spannungsteilers (22, 23) und der Verstärkung des Differenzverstärkers (26) so aufeinander abgestimmt sind, daß am Ausgang des Differenzverstärkers (26) die halbe, über der Quelle-Senke-Strecke des FET(S) stehende

Wechselspannung .abgreif bar ist

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Differeiizverstärkers (26) Von: einem an den Ausgang des Differenzverstärkers (26) angeschlossenen dritten Spannungsteiler (28,29) bestimmt ist dessen Abgriff mit dem invertierenden Eingang (24) des Differenzverstärkers (26) verbunden ist und dessen anderes freies Ende ah die Steuergleichspannung (U_Sl) angeschlossen ist